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2019-2020年高中物理 3.2 傳感器應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案教科版選修3 課題： 3.2-3傳感器應(yīng)用 授課班級： 高二（ ）班 授課時間： 知識與技能目標(biāo)： 會分析常見傳感器的基本原理 教學(xué)重難點： 傳感器的應(yīng)用實例 授 課 過 程 一、力傳感器的應(yīng)用－電子秤 1．電子秤理有___________________片、電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器微處理器和數(shù)字顯示器等器件。電阻應(yīng)變片受到力的作用時，它的_______________會發(fā)生變化，把應(yīng)變片放在合適的電路中，他能夠把物體______________這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為______________這個電學(xué)量，因而電子秤是_________________的應(yīng)用。 2．工作原理：如圖所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲,上表面拉伸，下表面壓縮, 上表面應(yīng)變片的電阻__________，下表面應(yīng)變片的電阻變小。F越大， 彎曲形變___________，應(yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那末上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。外力越大，輸出的電壓差值也就____________。 二、溫度傳感器的應(yīng)用－電熨斗 1．在電熨斗中，裝有雙金屬片溫度傳感器，其作用是____________，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，雙金屬片的____________不同，從而能控制電路的通斷。 2．電熨斗的自動控溫原理如右圖 常溫下，上、下觸點是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹_____________，下部金屬膨脹____________，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電源，從而保持溫度不變。 三．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋 1．電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是___________，它的特點是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁鐵吸引，但是上升到約103℃時，就失去了磁性，不能被磁體吸引了。這個溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點”。 2．感溫鐵氧體是用＿＿ ＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿混合燒制而成的。 四．溫度傳感器的應(yīng)用——測溫儀 1．溫度傳感器可以把＿＿＿轉(zhuǎn)換成電信號，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來。 2．測溫儀中的測溫元件可以是_________、___________、______________等，還可以是______________等。 五．光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器、火災(zāi)報警器 1．機械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接受管，兩個紅外接受管就是兩個___________________。 2．有的火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射來工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報。 例1如圖所示，Ｒ１、Ｒ２為定值電阻，Ｌ為小燈泡，Ｒ３為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時　?。? ） A．電壓表的示數(shù)增大Ｂ．Ｒ２中電流強度減小 Ｃ．小燈泡的功率增大Ｄ．電路的路端電壓降低 例2如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達到居里點（103℃）時，會自動斷開。S2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時會自動閉合；溫度高于80℃時，會自動斷開。紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈。分流電阻R1＝R2＝500Ω，計算加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計。 （1）分析電飯煲的工作原理。 （2）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。 （3）簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？ 達標(biāo)檢測： 1． 電子秤使用的是（ ） A．超聲波傳感器 B．溫度傳感器 C．壓力傳感器 D．紅外線傳感器 2．下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是（ ） A．電熨斗 B．話筒 C．電飯鍋 D．測溫儀 3．電容式話筒的保真度比動圈式話筒好，其工作原理如圖所示，Q是絕緣支架，M是薄金屬膜和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，當(dāng)膜片向右運動的過程中有（ ） A．電容變大 B．電容變小 C．導(dǎo)線AB中有向左的電流 D．導(dǎo)線AB中有向右的電流 4．如圖所示是一種延時開關(guān)，當(dāng)Ｓ１閉合時，電磁鐵將銜鐵吸下，將Ｃ線路接通，當(dāng)Ｓ１斷開時，由于電磁作用，Ｄ將延遲一段時間才被釋放，則（　 ） Ａ．由于Ａ線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放Ｄ的作用 Ｂ．由于Ｂ線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放Ｄ的作用 Ｃ．如果斷開Ｂ線圈的開關(guān)Ｓ２，無延時作用 Ｄ．如果斷開Ｂ線圈的開關(guān)Ｓ２，延時將變長 5．演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體Ｍ在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿Ｐ，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是 （ ） Ａ．物體Ｍ運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化 Ｂ．物體Ｍ運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化 Ｃ．物體Ｍ運動時，電路中沒有電流 Ｄ．物體Ｍ不動時，電壓表沒有示數(shù) 6．慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計．加速度計的構(gòu)造原理的示意圖如圖所示．延導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為ｍ的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁渡系數(shù)均為ｋ的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)．設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針向左偏離Ｏ點的距離為ｓ，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（　 ?。? Ａ．方向向左，大小為ks/m B．方向向右，大小為ks/m Ｃ．方向向左，大小為2ks/m D．方向向右，大小為2ks/m 7．如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度。金屬球的質(zhì)量為ｍ，它系在金屬絲的下端。金屬絲的上端懸掛在Ｏ點。ＡＢ是一根長為Ｌ的均勻電阻絲，其阻值為Ｒ。金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計。電阻絲的中點Ｃ焊接一根導(dǎo)線，從O點也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個電壓表V，金屬絲和導(dǎo)線的電阻不計。圖中虛線OC與AB垂直，且OC=h .電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中使AB沿著車前進的方向。列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)；當(dāng)列車加速或減速前進時，金屬絲將偏離豎直方向。從電壓表V的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小。 （1）當(dāng)列車向右作勻加速直線運動時，試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U１的關(guān)系式（用Ｕ１，Ｕ，Ｌ，ｈ及重力加速度ｇ表示）． （2）用導(dǎo)出的ａ與Ｕ１的關(guān)系式說明表盤刻度表示ａ，其刻度是否均勻？ 8．用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向． （2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零．